مطالعه عددی و آزمایشگاهی فرآیند انتقال حرارت در بستر سیال شامل پودر آلومینا

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد رودان، رودان

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس

چکیده

در این پژوهش فرآیند انتقال حرارت در یک بستر سیال شامل ذراتی متعلق به گروه A طبقه بندی گلدارت مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور یک دستگاه آزمایشگاهی راه اندازی گردید که در آن با ترکیب هوای گرم با پودر آلومینا که متعلق به گروه A طبقه بندی گلدارت است یک رژیم سیالیت حبابی ایجاد گردید و در هر آزمایش با ثابت نگه داشتن دما در مقطع ورودی به بستر، دمای فاز جامد و دمای گاز خروجی در طول زمان اندازه گیری و ثبت گردید.به دلیل پایین بودن میزان رطوبت موجود در ذرات جامد از انتقال جرم بین فازها صرفنظر شده است.در ادامه با استفاده از معادلات مدلسازی سه فازی و استفاده از داده های تجربی رابطه ای برای پیش بینی ضریب انتقال حرارت بین فاز جامد و فاز گاز درون شبکه ای ارائه شده است.در این تحقیق ظرفیت گرمایی پودر آلومینا به عنوان تابعی از دما در نظر گرفته شده است و برای حل معادلات مدل سه فازی از روش حجم محدود استفاده شده است.نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد انطباق خوبی بین داده های تجربی و نتایج مدلسازی عددی وجود دارد به گونه ایکه حداکثر خطای مدلسازی عددی با داده های تجربی 9 درصد می باشد. همچنین بیشترین تغییرات دمایی در بستر در 2 دقیقه اول فرآیند اتفاق می افتد که این موضوع نشان دهنده بالا بودن نرخ انتقال حرارت در این نوع بسترها می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ye M, Van der Hoef MA, Kuipers JJM (2005) The effects of particle and gas properties on the fluidization of Geldart A particlesc. Chem Eng Sci 60(5): 4567-4580.

[2] Chunbao XU, Zhu JX (2006) Effect of gas type and temperature on fine particle fluidization. China particuology 4(3): 114-121.

[3] Hariprasad J Subrani, M B Mothivel Balaiyya, Lima Rose Miranda (2007) Minimum fluidization velocity at elevated temperatures for Geldart´s group-B powders. Exp Therm Fluid Sci 32(2007): 166-173.

[4] Kunni Diazo, Levenspiel Octave (1991)Fluidization Engineering. 2nd edn. Butterworth-Heinemann.

[5] پهلوان زاده ح، منطقیان م، قائم مقامی ف (1387) تعیین ضریب‌های انتقال جرم و حرارت در خشک‌کن‌های بستر سیال به صورت تابعی از رطوبت ماده. نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران 50-41 :(4)27.

[6] گازر ح (1388) مدل‌سازی سینتیک خشک شدن کلزا در خشک کن بستر سیال. مجله بیو سیستم مهندسی ایران   184-175 :(2)40.

[7] عباسی سورکی ب، امیدی م، قنادزاده ح (1391) مدل‌سازی ریاضی خشک کردن ذرات کروی نخود سبز در یک خشک‌کن بستر سیالی ناپیوسته. چهاردهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران تهران.

[8] خورشیدی ج، داوری ح (1392) بکارگیری روش‌های آماری برای پیش بینی تغییرات دمایی در یک خشک‌کن بستر سیال. پانزدهمین کنفرانس دینامیک شاره‌ها (سیالات)، بندرعباس.

[9] Vitor João FA, Biscaia JR, Evaristo C, Massarani G (2004) Modeling of biomass drying in fluidized bed. Proceedings of 14th International Drying Symposium B: 1104-1111.

[10] RJ AC, Passos ML, Freire JT ( 2009) Modeling and simulating the drying of grass seeds (brachiariabrizantha) in fluidized beds: evaluation of heat transfer coefficient. Brazilian j Chem Eng 26(3): 545-554.